랜덤워크를 이용한 생태네트워크 변화 모의예측방안 연구(I)

Title
랜덤워크를 이용한 생태네트워크 변화 모의예측방안 연구(I)
Authors
김지영
Co-Author
노태호; 전동준; 유상덕; 서보용; 신소이
Issue Date
2015-12-31
Publisher
한국환경정책·평가연구원
Series/Report No.
연구보고서 : 2015-17
Page
222 p.
URI
http://repository.kei.re.kr/handle/2017.oak/20348
Language
한국어
Keywords
지형장애물, 랜덤워크, 생태네트워크, 시뮬레이션, 환경영향평가, EN Simulator, 이동 가능성, Geographical Barrier, Random walk, Ecological Network, Simulation, Environmental Impact Assessment, EN Simulator, Permeability
Abstract
이 연구는 개발 사업이 생태계 네트워크에 미치는 영향을 시뮬레이션하는 방법을 개발한 것이다. 개발사업으로 인해 동물이동에 장애가 되는 지형장애물 요소가 증가하게 되면 동물의 이동 경로와 이동 가능성은 영향을 받게 된다. 이러한 영향을 모의실험하기 위해 생태네트워크의 변화를 예측할 수 있는 Ecological Network Simulator(EN Simulator)를 개발하였다. EN Simulator에서는 가상적인 동물의 이동을 모사하기 위해서 랜덤워크를 이용하였다. 각각의 랜덤워커는 인접한 각 방향으로의 장애물 존재 여부, 경사 난이도 그리고 바닥조건에 따른 통과확률을 고려하여 이동 용이성을 결정하고 이를 가중치로 반영한 랜덤 확률에 따라 이동 지점을 결정하여 이동한다. 각 지점에 주어지는 정보는 지형장애물 분석 결과와 수계, 논, 밭, 도로 등의 분포, 고도 값 등의 지형정보와 개발계획의 경계 등에서 만들어진 것이다. EN Simulator의 활용을 위해서 초기 테스트(Background Test), 사업 전 테스트(Surface condition Test), 사업 후 테스트(Project Impact Test)로 나누어 테스트하도록 분석 방법을 구성하였다. 결과의 분석을 위해서 이동선호 분석법(Travelling Preference Analysis), 주 이동방향 분석법(Path Direction Analysis), 이동 가능성 분석법(Permeability Analysis), 이동 추적법(Path Tracing)을 제안하였다. 이동선호 분석법은 한 지점에서 주변 지역으로 주 이동 방향을 분석할 수 있는 방법으로 이 EN Simulator의 기본적인 작동 방법이다. 다른 세 가지 방법은 이동선호 분석법을 위치별 또는 경로를 추적하면서 반복 분석하는 방법이다. EN Simulator를 이용하여 사례 지역을 대상으로 사업으로 인한 생태네트워크의 변화를 모의 분석하였다. 분석 결과 동물이동 가능 경로들이 사업에 의해서 영향을 받는 지역과 그 정도를 모의 예측할 수 있었다. EN Simulator는 개발 사업으로 인해 동물의 이동 가능성이 어떻게 변화하는지를 정량화하여 예측할 수 있는 도구로 활용될 수 있으며 환경적 입지 적정성을 검토하는 데 활용 가능하다.


Increase of geographical barriers due to construction projects possibly affects the pattern of moving paths and travelling probability of animals. To simulate this impact in a quantitative point of view, Ecological Network Simulator (EN Simulator) was developed to examine the changing pattern of ecological network caused by the establishing of development project (ex: artificial barrier such a building) in a certain area. Random Walk concept was adopted and provided a core algorithm in developing EN Simulator that simulates animal movement. Each random walker decides their next position by calculating easiness of travelling within given data such as surface condition, elevation difference and existence of obstacles. The informations imposed on each location are resulted from geographical barrier mapping and geomorphic informations such as presence of water body, paddy area, cultivated field, various types of roads and boundaries of a new project site. In application methods, three different kinds of basic approaches are designed; a) Background Test (BT) for setting simulation conditions, b) Surface Condition Test (SVT) for assessing present state of ecological network and c) Project Impact Test (PIT) for assessing change of impacts by imposing a new development project plan. In simulation process, 4 different analyzing mechanism such as Travelling Preference Analysis (TPA), Path Direction Analysis (PDA), Permeability Analysis (PA) and Path Tracing (PT) can be applied under given conditions to examine impact of barrier on animal movement and ecological networks. Among these 4 analyses, the TPA that simulates the walkers’ movement from a starting point to a designated distance plays a framework for the other 3 analyses. The PDA is a tool that gives comprehensive movement patterns consisting of directions in each unit area. The results of PA show the effects of the permeability changes induced by a barrier on animals’ movement. Lastly, the PT can provide the information of the movement direction and path from a point to the other point in detail. The completeness and reliability of EN Simulator have been examined by applying two case studies with field survey. The simulation results successfully provide reliable information that explains how the artificial barrier developed by a project impacts on both ecological networks and animals’ movement. The analysis results also show detail changes in the area and paths that may be affected by addition of a certain project and are thought to be quite reasonably acceptable. In addition, the output of the EN Simulator can be evaluated as a objective and quantitative tool that possibly predicts the change of travelling probabilities of animal and assesses the degree of impact induced by new project in a certain area.

Table Of Contents

제1장 서론 및 선행연구 결과
1. 연구 배경 및 필요성
2. 선행연구 결과
가. 관련 선행 연구
3. 연구내용 및 방법
가. 분석방법
나. EN Simulator 시뮬레이션
다. EN Simulator 결과 값 분석방법

제2장 랜덤워커 시뮬레이션 프로그램
1. 랜덤워커 시뮬레이터 프로토타입 I의 구성과 운영방식
2. 랜덤워커 시뮬레이터 프로토타입 II의 구성과 운영방식
3. EN Simulator(Ecological Network Simulation Model)의 구성과운영방식(이번 연구)
가. 프로그래밍
나. 지형장애물의 유형화
다. EN Simulator Simulation 알고리즘(동물이동을 모사한 알고리즘 구성)
라. EN Simulator의 구동방식
마. EN Simulator 시행방법
바. EN Simulator 결과 값 분석방법

제3장 생태네트워크 변화 시뮬레이션: 사례연구
1. AS1 지역
가. 초기 테스트
나. 사업 전 테스트(SCT, AS1 지역)
다. 사업 후 테스트(PIT, AS1 지역)
라. 사업 전 테스트와 사업 후 테스트 비교·분석
마. 주 이동방향 분석법(PDA, AS1 지역)
바. 이동 가능성 분석법(PA, AS1 지역)
2. AS2 지역
가. 사업 전 테스트, 사업 후 테스트
나. 사업지 방향으로의 이동 가능성(Permeability) 변화
다. 이동 가능성 분석법
라. 이동 추적법

제4장 토의 및 결론
1. EN Simulator의 정책적 활용방안
가. 환경영향평가에 적용
2. EN Simulator의 시사점
가. 정량화된 판단의 도구
나. 지역 규모(Local Scale) 분석의 의사결정지원 도구
다. 중형 초식동물 중심
라. 위해 동물관리에의 적용성
마. 지형적인 요인과 사업으로 인한 영향
3. EN Simulator가 갖는 한계점
가. 계절적 변화의 반영
나. 전문가의 수용
다. 실제 동물이동 자료와의 비교
라. Blue-Green network의 반영
마. 동물의 특성고려
바. Surface condition의 설정
4. 향후 개발 및 연구방향
가. 동물이동의 프랙털 차원
나. 동물의 학습 능력을 고려한 시뮬레이터
다. 탐색이동자(Mover/Searcher)의 이동법

참고문헌

부록
1. 지형장애물로 인한 동물이동영향 예측 프로그램(EN Simulator) 사용법
2. 시뮬레이션 결과

Abstract

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